Question

【題目】運用化學(xué)反應(yīng)原理研究碳、氮、硫的化合物的反應(yīng)對緩解環(huán)境污染、能源危機具有重要意義。

（1）汽車尾氣脫硝脫碳主要原理為2NO(g) + 2CO(g) N2(g) + 2CO2(g) ΔH <0。

①該反應(yīng)在______（填“低溫”或“高溫”）下可自發(fā)反應(yīng)。

②一定條件下的密閉容器中，充入10 mol CO和8 mol NO， 發(fā)生上述反應(yīng)，如圖為平衡時NO的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強的關(guān)系。

Ⅰ.該反應(yīng)達(dá)到平衡后，為在提高反應(yīng)速率同時提高NO的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有______（填字母序號）。

a．縮小容器的體積 b．改用高效催化劑

c．升高溫度 d．增加CO的濃度

Ⅱ.壓強為10 MPa、溫度為T1下，若反應(yīng)進(jìn)行到30 min達(dá)到平衡狀態(tài)，容器的體積為4L，該溫度下平衡常數(shù)Kp=______（壓強以MPa為單位進(jìn)行計算,用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；保留兩位有效數(shù)字）。

③氨氣易溶于水可電離出 NH4+和 OH-、易液化，液氨也與水一樣發(fā)生微弱的雙聚電離，但比水弱，能溶解一些金屬等性質(zhì)。下列說法中不正確的是_______

a．NH3 可看作比水弱的電解質(zhì)

b．NH3 的雙聚電離可表示為：2NH3NH4++NH2-

c．NH3 易溶于水是由于與水形成氫鍵

d．NH3 可與Na 反應(yīng): 2NH3+2Na=2NaNH2+H2↑

（2）冶金工業(yè)、硝酸工業(yè)的廢氣廢液中含氮化合物污染嚴(yán)重，必須處理達(dá)標(biāo)后才能排放。用活性炭處理工廠尾氣中的氮氧化物。

①已知:Ⅰ. 4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l) ΔH1=a kJ·mol-1

Ⅱ. 4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) ΔH2=b kJ·mol-1

Ⅲ. C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH3=c kJ·mol-1

則反應(yīng)C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)的ΔH =_____ kJ·mol-1(用a、 b 、c表示)。

②在容積不變的密閉容器中，一定量的NO與足量的C發(fā)生反應(yīng)：C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH=Q kJ·mol-1，平衡時c(NO)與溫度T的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是______。

a．其他條件不變，容器內(nèi)壓強不再改變時，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

b．溫度為T2時，若反應(yīng)體系處于狀態(tài)D，則此時v正＞v逆

c．該反應(yīng)的Q＞0，所以T1、T2、T3對應(yīng)的平衡常數(shù):K1＜K2＜K3

d．若狀態(tài)B、C、D體系的壓強分別為p(B)、p(C)、p(D)，則p(D)=p(C)＞p(B)

③已知某溫度時，反應(yīng)C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)的平衡常數(shù)K=9/16，在該溫度下的2 L密閉容器中投入足量的活性炭和2.0 mol NO發(fā)生反應(yīng)，t1時刻達(dá)到平衡，請在圖中畫出反應(yīng)過程中c(NO)隨時間t的變化曲線。

____________

④工業(yè)上實際處理廢氣時，常用活性炭作催化劑，用NH3還原NO，同時通入一定量的O2以提高處理效果。當(dāng)n(NH3)=n(NO)時，寫出體系中總反應(yīng)的化學(xué)方程式:__________________。

Answer 1

【答案】低溫 a、d 0.089(M Pa)－1 a (+c) b 4NH3+4NO+O2 4N2+6H2O

【解析】

（1）①根據(jù)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件△H-T△S<0分析解答；

②提高NO的轉(zhuǎn)化率，又能提高反應(yīng)速率，說明反應(yīng)速率加快且反應(yīng)正向移動，根據(jù)影響化學(xué)平衡的因素分析；利用公式 計算；

③NH3為非電解質(zhì)；NH3 易溶于水是由于與水形成氫鍵；NH3 可與Na 反應(yīng): ；

（2）①利用蓋斯定律計算反應(yīng)熱；

②由圖像可知升高溫度，c（NO）增大，平衡逆移，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，且反應(yīng)為等體積反應(yīng)，由此判斷；

③根據(jù)平衡常數(shù)，利用三段法計算平衡時濃度，畫出圖像；

④n(NH3)=n(NO)則反應(yīng)化學(xué)系數(shù)為1：1，再根據(jù)化合價升降守恒進(jìn)行配平即可。

（1）①反應(yīng) ，△S<0，反應(yīng)自發(fā)則△H-T△S<0，則低溫下能自發(fā)，

故答案為：低溫；

②a．縮小容器的體積等效于增大壓強平衡正移，NO轉(zhuǎn)化率提高，故a正確；

b．催化劑不影響平衡移動，不影響NO轉(zhuǎn)化率，故b錯誤；

c．升高溫度平衡逆移，NO轉(zhuǎn)化率降低，故c錯誤；

d．增加CO的濃度，平衡正移，NO轉(zhuǎn)化率提高，故d正確；

故答案選：ad；

③設(shè)反應(yīng)生成xmolN2，則有

，x=2mol；則各物質(zhì)體積分?jǐn)?shù)分別為NO：25%；CO： ；N2：；CO2：；則，

故答案為：0.089(M Pa)－1；

③a．NH3為非電解質(zhì)，故a錯誤；

b．NH3 存在雙聚電離可表示為：2NH3NH4++NH2-，故b正確；

c．NH3易溶于水是由于與水形成氫鍵，故c正確

d．NH3 可與Na 反應(yīng): ，故d正確；

故答案選a；

（2）①Ⅰ. ；

Ⅱ. ；

Ⅲ. ；

則Ⅲ+ （Ⅱ-Ⅰ）得，則ΔH =(+c)，

故答案為：(+c)；

②根據(jù)反應(yīng)，和圖像可知升高溫度，c（NO）增大，平衡逆移，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，且反應(yīng)為等體積反應(yīng)，

a．反應(yīng)為等體積反應(yīng)，壓強始終不變，故a錯誤；

b．溫度為T2時，若反應(yīng)體系處于狀態(tài)D，此時NO濃度高于平衡時濃度，反應(yīng)往正方向移動，則此時v正＞v逆，故b正確；

c．該反應(yīng)的Q<0，故c錯誤；

d．達(dá)到平衡時壓強與溫度成正比則p(C)＞p(B)= p(D)，故d錯誤；

故答案選b；

③設(shè)參與反應(yīng)NO物質(zhì)的量為xmol，則有

，x=1.2mol，則平衡時c（NO）=，起始濃度c（NO）=，則圖像為，

故答案為：；

④工業(yè)上實際處理廢氣時，常用活性炭作催化劑，用NH3還原NO，同時通入一定量的O2以提高處理效果。當(dāng)n(NH3)=n(NO)時，反應(yīng)方程式為： ，故答案為：。